OFO共享单车运行管理模型

摘要

共享单车是共享经济的一种新形态。为解决“最后一公里出行”问题，共享单车应运而生因此。而在我们安徽建筑为南校区校园内乃至合肥的大街小巷，这种最炫小黄风，早已在不经意间改变了我们的生活，让我们在舒适中学习、工作和生活。

针对问题1：我们将通过对目标用车群体的问卷访问调查，得到其对共享单车的时间需求、用车起讫点需求，以及其对于共享单车的数量、质量、服务、收费的满意度情况，从而初步建立校园，OFO共享单车运行管理模型。

针对问题2：根据参考文献与实际调查访问结果，得到用户需求与使用情况，从而构建ofo在经开区管委会运行管理的数学模型。

针对问题3：综合模型1、模型2，以及合肥处于二线较弱城市的基本情况，和当前市场供需情况，以及广大市民的市场情绪，可得出初步建议，提供给部门参考。

我们也将通过对网络资源与调查数据整合处理，得到OFO共享单车运行管理数学模型，从而使实现资源的合理配置与市场利益的最大化。

   关键字： 共享单车 起讫点分布函数 市场价格需求函数 单车投入成本及收入比R的预测模型

一、问题重述

   在校园ofo 萌起校园，直至 2016 年 10 月，已来到全国22座城市、200 多所高校，累计提供超过 4000 万次共享单车出行服务， 目前已成为中国规模最大的校园交通代步解决方案，为广大高校师生提供便捷经济、绿色低碳、更高效率的校园共享单车服务。

在城市低效率的出行状况已经无法满足快节奏的城市生活，两点一线的生活半径和不断加速的城市改造，让外来人融不进来，也让居民忘了城市本来的样子，正因如此，ofo 共享单车怀揣“随时随地有车骑”的朴素愿景来到城市，试图满足人们短途代步的需求，更用这辆单车，重新丈量人们经过的每一条路线，找寻与城市的全新连接方式。

1. 为了方便快捷地使用共享单车，请建立一个共享单车在高校(安徽建筑大学南校区为例)的使用方案的数学模型，并就共享单车的取车时间、投放地点、投放数量、收费方案和使用效果等要素做详细分析和评估。

2. 建立一个共享单车在城市(合肥市经济技术开发区为例)的使用方案的数学模型，并就共享单车的取车时间、投放地点、投放数量、收费方案和使用效果等要素做详细分析和评估。并做进一步的推广。

3. 就上述问题请给部门一个关于共享单车使用方案的建设性意见。

二、问题分析

2.1 背景的分析

    共享单车是指企业与合作，在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车单车共享服务，是共享经济的一种新形态。为解决“最后一公里出行”问题，共享单车应运而生，相比其他出行方式，其价格低。中国这一“自行车上的国家”几十年后通过共享单车再次名副其实。

    与网约车不同，自行车的运营受季节变化、天气状况等影响也比较大。至于遇上台风暴雨，则无论地处何方，共享单车出行的订单量，都会直线下降甚至归零，而平台还得面对更加高昂的车损折旧成本。据中国报告大厅发布的《2017-2022年中国共享单车行业专项调研及投资价值预测报告》显示，与“有桩”的公共自行车相比，这种随时取用和停车的“无桩”理念给市民带来了极大便利的同时，也导致“小红车”和“小黄车”的“乱占道”现象更加普遍，城市空间的管理因而变得更加困难，这也就需要相应的管理规定出台。

    在这些共享单车的出没环境中，路途较短，分布集中，用户素质较高，电子支付熟练，易于管理，人流量大，使用率高……等特点的校园，必然集万众焦点于一身，成为各个共享单车平台的必争之地，这也带来了一大堆问题：

如常有用户或遗忘或故意停车不锁车，而这直接导致了车的非正常恶意使用率上升，加速车的损耗，影响正常需求用户的使用，也降低了单车的运营收入；再者近期成为热点问题的用户乱停乱放、随手停车等严重影响交通、阻碍大众出行的问题屡禁不止，让本来诞生之初为了减轻交通拥堵问题的共享单车起了反作用。

2.2 问题的分析

2.2.1 问题1的分析

安徽建筑大学（Anhui Jianzhu University）简称安建大，是国家住房和城乡建设部与安徽省共建高校[1]  。始建于1958年，享有“皖江建筑人才摇篮”的美誉，也是中国千年古建流派之一“徽派建筑“研究与传承的主要高校。

安建大有南、北两大校区，占地面积1531亩，图书资源近300万册。学校设有11个二级学院，现有59个本科专业，涵盖工、管、理、艺、文、法、经七大学科门类。全日制本科生17000余人，研究生1000余人。其中南校区一万余人，占地千余亩。人群随寝室楼依校园东侧集中分布，校内北门分布超市、银行、商铺、快递配送站点，离小吃街繁华段较近；南门较偏僻，有两家超市，有直通高铁站的公交站点；体育馆、球场位于校西北角；实验楼集中分布于校西南角附近；教室主要占用主教楼、逸夫楼、东辅楼，连同图书馆分布于校园日月广场周围。

    正因为我们学校人口众多，校区面积广阔，资源分布集中，我们成为ofo布局合肥校园的首批试点学校之一，也为校园共享单车市场，提供了很好的孵化实验基地。

    我们将通过对目标用车群体的问卷访问调查，得到其对共享单车的时间需求、用车起讫点需求，以及其对于共享单车的数量、质量、服务、收费的满意度情况，从而初步建立校园，OFO共享单车运行管理模型。

2.2.2 问题2的分析

国家级合肥经济技术开发区，挂合肥出口加工区牌子，辖省级合肥空港经济示范区。目前管辖面积258.57平方公里, 其中产业聚集区面积42.34平方公里、城市建设面积62.88平方公里、农业用地面积153.35平方公里。全区设有高刘、海恒、锦绣、莲花、芙蓉、临湖6个社区，共有村（居）53个。另，区县合作开发的新港工业园10.4平方公里，下辖居委会4个。辖区户籍人口301669人（其中高校学生112545人 ）。

而根据网络统计数据，ofo使用人群的关联应用类型情况如下图：

ofo使用人群的消费关注类型情况如下图：

    我们可根据此类数据，与实际调查访问结果，得到用户需求与使用情况，从而构建ofo在经开区管委会运行管理的数学模型。

2.2.3 问题3的分析

    综合模型1、模型2，以及合肥处于二线较弱城市的基本情况，和当前市场供需情况，以及广大市民的市场情绪，可得出初步建议，提供给部门参考。

三、模型假设与约定

    1．假设自行车本身质量对学生或居民出行没有造成影响； 

    2．假设、校方对共享单车态度保持积极支持，所研究的城市没有发生严重的自然灾害和社会动荡；             

    3．假设ofo公司对经开区及安徽建筑大学南校区市场无重大调整调度； 

    4．假设使用者都是自律正直的，不存在偷车，恶意破坏现象； 

5．假设被调查对象所提供数据、参考文献中的数据来源可靠，真实可信。

6、假设本校园可用ofo共享单车数量共700辆（数据参考于2017年3月ofo共享单车安徽建筑大学南区市场公告），经开区暂时投放量为10000辆。

四、符号说明及名词定义

五、模型建立与求解

    我们通过对问题分析，建立两个数学模型：模型1、模型2，分别用于解决问题1和问题2；同时综合模型1、模型2，以及合肥处当前市场供需情况及广大市民的市场情绪，得出针对于问题3的运行管理建议。

5.1.1 问题1的分析与求解

    根据2.2.1 问题1的分析和附录10.1.1安徽建筑大学南区ofo使用情况及满意度调查问卷，我们得到了200个随机数据，均匀来源于大一、大二、大三、大四，整理得如下表格（原始数据见附录）：

以及校内起讫点热点地带（红线为界，南北差异较大）：

*红色：需求量巨大    *蓝色：需求量较大   *绿色：需求量一般

模型建立与求解

建立学生出行需要的共享单车数量Ms的预测模型

学生出行需要的共享单车数Ms与学生人均日出行次数Ys、校园总人口数量Ps、学生出行选择ofo共享单车的比例bs一辆车日平均被使用次数U有关，

具体关系式为：

Ms=  （Ys*Ps*bs）/U

根据参考文献，得学生总数为1万余，人均日出行次数可于数据表得出Ys=3.07。

同理不同地点需要的共享单车数目Mps与学生在此点平均出行次数Yps、在此流动人口数Pps、学生选择ofo共享单车出行比例bps有关

对于不同地点投入车辆数量为

Mps=       (Yps*Pps*bps)/U

对于不同地点利用分类图中所含数据分析该点所在分类的使用率来充当选择ofo共享单车出行比例；从附录文件及数据网站获得该点流动学生数Pps及平均出行次数Yps。

建立单车投入成本及收入比R的预测模型

每日收入与成本比Rs与校园总投入车辆数Ms、骑行定价Vs、平均每辆车日使用时间Ts、车辆成本C有关，

Rs=        （Ms*Vs*Ts）/C

车辆成本C由官方数据获得，车辆投入总数已在上述函数解释出，平均每辆车被使用时间可由需求时间表获得；

5.1.2模型1 得结论

    投放数量：校园总量应增加为780辆，以维持最大收益和供需平衡；

    投放地点：北食堂及北门快递商场附近设置大型ofo停放取车地，可挑在北食堂广场和2-3栋宿舍楼楼下，集中管理，由计算得，投放总量的22.5%约175辆；在4栋、6栋、8栋分别投放总量的3.6%各约28辆；12栋、14栋、16栋、20栋分别投放总量的4.4%各约34辆；10栋、18栋分别投放总量的1.8%各约14辆；大南门投放总量的11.3%约88辆；大北门投放总量的5.3%约41辆；图书馆  投放总量的7.2%约56辆；体育馆投放总量的11.3%约88辆；逸夫楼后面与实验楼相交处投放总量的10.7%约84辆。

    收费方案：收费0.5每小时，每天2.5封顶，必要时可推出包月、包学期、包年等服务，稳定客源，提高车辆使用率。

5.2.1 问题2的分析与求解

根据2.2.2 问题2的分析和附录10.1.2合肥市经开区ofo使用情况及满意度调查问卷，我们将所得数据整理得如下表格：

由此及参考文献中的统计数据，我们建立模型如下：

    建立市民出行需要的共享单车数量M的预测模型

    市民出行需要的共享单车数M与市民人均日出行次数Y、经开区总人口数量P、市民出行选择ofo共享单车的比例b、一辆车日平均被使用次数U有关，

具体关系式为：

M=  （Y*P*b）／U

根据参考文献及信息获取网站，得经开区人口总数为30万余，以P=30万计算，人均日出行次数Y=1.1次，市民出行选择ofo共享单车比例约27%，日均使用次数为5次。

可计算从适用需求方面说总共需单车数约为1.69万

同理不同地点需要的共享单车数目Mp与市民在此点平均出行次数Yp、在此流动人口数Pp、市民选择ofo共享单车出行比例bp有关

对于不同地点投入车辆数量为

Mp=  （Yp*Pp*bp）／U

对于不同地点利用分类图中所含数据分析该点所在分类的使用率来充当选择ofo共享单车出行比例；从附录文件及数据网站获得该点流动人口数Pp及平均出行次数Yp。

建立单车投入成本及收入比R的预测模型

每日收支比R与经开区总投入车辆数M、骑行定价V、平均每辆车日使用时间T、车辆成本C有关，

R=    （M*V*T）／C；

车辆成本C由官方数据获得，车辆投入总数已在上述函数解释出，平均每辆车被使用时间可由需求时间表获得。

5.2.2模型2 得结论

     投放数量：经开区内投入总量应增加为1.69万辆，以维持最大收益和供需平衡；

    投放地点：为避免交通拥堵，所有的ofo共享单车应集中停放，防止出现阻碍交通或其他人难以找到车的情况，也方便集中管理，故应将车辆固定停放点设置于商场外围、主要地段的公交站台附近、以及居民小区门口由计算得，医院学校投放总量的19%；在厂房、工业园区放总量的11%；大型商场投放总量的15%；休闲场所投放总量的10%；其他居民区、人源较多处投放总量的32%。 

    收费方案：收费0.8元每小时，每天8元封顶，必要时可推出包月、包年等服务，稳定客源，提高车辆使用率。

5.3.1 问题3的分析与综合

    学校和交管部门尽量完善共享单车的通行管理和停车点位的规划设置，完善属地范围内的停放标志的设置和停放秩序的管理。

    学校应尽量阻止校内共享单车出去和校外共享单车的进入，倡导学生文明用车，爱护车辆。

六、进一步讨论（参数的变化、假设改变对模型的影响）

就参数而言：

所建立的参数方程为线性方程，参数的改变对于模型的建立没有影响，仅仅会改变最优值。

    就假设而言：

1.若自行车本身质量对学生或居民出行有影响，则共享单车的使用率，就不是定值，每日的使用率可能差距较大。

2.若所研究城市或学校发生灾害或动荡，很大一部分会导致用户对于共享单车的不信任或者依赖，从而严重影响用户对共享单车的使用。

3.若对共享单车行业打压或推荐都会很大程度上影响此模型中的有关因素，从而使得假设方程不全面。

4.若使用者有相当一部分存在不正当行为，会使得单车的收支比，投入量与实际被使用量存在差异，进而得出的结论不准确。

5.若参考文献中的数据来源是伪造或不准确的，都会导致此次分析过程严重偏离实际，

七、模型检验与误差分析

    经过模型检验评估，计算时取得计算结果与ofo实际运行情况大致相符，也存在着如下误差：

    1、舍入误差：在计算时取的是小数点后两位，其数据有一定的误差。

    2、数据来源误差：数据来源渠道狭窄，数据量不足使其与真实情况存在出入。

    3、模型误差：通过建立的模型求出的解与实际的值间存在一定的误差，如天气的随机性，春季一段时间空气中的杨絮问题、冬季的雾霾问题等，这些问题的发生是随机的、不确定的。

八、模型优缺点及推广

8.1 模型的优点

1、本文建立的模型能与实际紧密联系，结合实际ofo共享单车运行情况，以及市场实际供求关系和市场情绪，对现实运行管理产生的问题进行求解，其模型的结果，与现实中的运行情况相符合。其对ofo共享单车运行管理以及相关监管部门具有较高的指导价值，具有较强的真实性、通用性和推广性。

2、模型原理简单明了，容易理解、灵活运用。

3、模型建立根据问题要求，严格按照现实真实数据，模型的可靠性较高。

8.2 模型的缺点

1、在模型的建立中，由于时间关系，数据来源渠道狭窄，数据量不足，且后期处理数据保留小数点两位，造成了一定程度的数据偏差。

2、在起讫点需求调查中，忽略了天气等因素对实验结果的影响，以及校内教职工、校外来访人员、送外卖人员对小黄车的使用未能完全统计处理，与实际情况产生了一定的出入。

8.3 模型的推广

本模型1可应用于人口众多，校区面积广阔，资源分布集中的大学校园内，且采用相似的价格区段，车人比例（车辆／人数）差距不大，及校方均采用积极支持态；模型2和建议可应用于城市发展情况，人员分布大致相同，天气状况、平均温度，交通便利程度基本无太大差别的城市中，用于解决其实际运行管理过程中的各种问题。

应用本校数据时，可由车人比调节车辆数量，根据人员活动分布、寝室位置、上课及实验地点、图书馆位置以及食堂超市分布情况，调节车辆部署地和投放量，同时应尽量做到停放整齐，不改变校园格局，不影响校园美观。

九、参考文献及参考书籍和网站

    《2017-2022年中国共享单车行业专项调研及投资价值预测报告》 中国报告大厅

《2016共享单车人群分析报告》  TalkingData数据共享中心

     百度百科   www.baike.baidu.com/link?url=nkIQJ06TAba1QlGRHhZ-p4CGNDoXZc_XVs1OPl6Owtf

     合肥统计信息公众网 http://tjj.hefei.gov.cn

十、附录

10.1 问卷内容

10.1.1安徽建筑大学南区ofo使用情况及满意度调查问卷

１．您的性别：

       男　    女    

２．您的年级：

       大一    大二    大三    大四　研究生

３．您使用小黄车的频率：

       一周一两次     一周三四次    每天    无固定频率     从不

４．您觉得小黄车数量够不够：

      够    不够

５．您一般使用小黄车的目的是：

      校内短途使用    校外长途使用    练习骑行或只是好奇

６．您一般在什么时段使用小黄车：

      早晨     中午    下午    晚上

７．您觉的小黄车投放地点是否合理：

      合理    不合理

８．您能接受的小黄车价位是：

      每小时０．３－０．５毛    每小时０.５－１元　每小时一元以上

９．您认为小黄车目前的问题在于：

高峰期数量短缺    部分单车质量存在问题    车辆锁的各种问题    其他

10. 您经常在什么地方渴望见到并使用ofo共享单车__________;

11. 您经常使用ofo共享单车去什么地方_______________;

12.校内单车的质量及健康度您是否满意：

      非常满意      很满意     一般       非常不满（说明理由） 

13 您希望共享单车有固定停车点么：

     希望     不希望     无感

14.你希望使用哪种方式开锁：

     app扫码    微信扫码  支付宝扫码 现金支付

∙15.您觉得对城市面貌影响如何？

     提倡绿色观念，实践低碳出行，给社会带来新风气

  有人使用完后乱停乱放，影响市容

  无感

16. 您对于违法使用ofo共享单车现象现象会不会向有关部门投诉或在网上揭 露?

     会     不会

17.您对ofo共享单车的运行管理有何意见和建议？

10.1.2合肥市经开区ofo使用情况及满意度调查问卷

１．您的性别：

       男　    女    

２．您的学历：

     小学     初中    高中     大学　硕士及以上

3.您的职业：

     学生 工人 公务员 个体工商户 白领 其它

３．您使用小黄车的频率：

     一周一两次     一周三四次    每天    无固定频率     从不

４．您觉得小黄车数量够不够：

      够    不够

５．您一般使用小黄车的目的是：

      工作场所附近短途使用    合肥市内长途使用    练习骑行或只是好奇 游玩

６．您一般在什么时段使用小黄车：

      早晨     中午    下午    晚上

７．您觉的小黄车投放地点是否合理：

      合理    不合理

８．您能接受的小黄车价位是：

      每小时0.5-1毛     每小时1－2元　每小时2元以上

９．您认为小黄车目前的问题在于：

高峰期数量短缺    部分单车质量存在问题    车辆锁的各种问题    其他

10. 您经常在什么地方渴望见到并使用ofo共享单车__________;

11. 您经常使用ofo共享单车去什么地方_______________;

12.校内单车的质量及健康度您是否满意：

      非常满意      很满意     一般       非常不满（说明理由） 

13 您希望共享单车有固定停车点么：

     希望     不希望     无感

14.你希望使用哪种方式开锁：

     app扫码    微信扫码  支付宝扫码 现金支付

∙15.您觉得对城市面貌影响如何？

     提倡绿色观念，实践低碳出行，给社会带来新风气

  有人使用完后乱停乱放，影响市容

  无感

16. 您对于违法使用ofo共享单车现象现象会不会向有关部门投诉或在网上揭 露?

     会     不会

17.您对ofo共享单车的运行管理有何意见和建议？

10.2.1安徽建筑大学ofo共享单车使用情况